Ako nohy dorastajú
Strata časti tela je trvalá - ale toto pravidlo u ľudí neplatí pre axolotl: Bizarný mlok je známy svojou schopnosťou znovu vypestovať stratené končatiny. Vedci teraz získali dôležité poznatky o základoch tejto záhadnej schopnosti regenerácie: Pomocou geneticky modifikovaných testovacích zvierat boli doslova schopní osvetliť, v ktorých tkanivách sa rozvíjajú vlastnosti podobné kmeňovým bunkám, ktoré umožňujú opätovný rast. Vedci tvrdia, že z výsledkov môže v konečnom dôsledku ťažiť moderná regeneratívna medicína.
Ako je to možné a prečo to nefunguje s inými zvieratami vrátane ľudí? Už nejaký čas sa výskum zameriava na fascinujúcu regeneračnú schopnosť niektorých predstaviteľov obojživelníkov. Predovšetkým axolotl (Ambystoma mexicanum), ktorý sa vyskytuje v mexických jazerách, sa v tejto súvislosti stal vzorovým zvieraťom. Vedci už objavili niektoré z jeho tajomstiev: Keď axolotl stratí nohu, bunky sa najskôr hromadia v blízkosti výsledného pahýľa - vytvára sa špeciálne tkanivo známe ako blastém. Z tejto štruktúry sa potom vyvinie plne funkčná noha, ktorá rovnako ako jej predchodca pozostáva z mnohých tkanív a typov buniek, ako sú svaly, neuróny alebo spojivové tkanivo.
Ktoré vysvetlenie je správne?
Doteraz však nebolo jasné, ako sa môžu bunky blastému tvoriace končatiny vyvinúť zo zrelého tkaniva. Doteraz existovali dve vysvetlenia: Na jednej strane mohli byť v spojivovom tkanive axolotlu spiace kmeňové bunky, ktoré čakali na aktiváciu. Ďalšia hypotéza naznačuje, že zrelé bunky spojivového tkaniva môžu reagovať na stratu končatiny regresiou do progenitorových buniek končatín, podobne ako bunky nachádzajúce sa v embryách.
Aby bolo možné nájsť správne vysvetlenie, vyvinul medzinárodný tím vedcov geneticky modifikované línie chovu axolotl. Bunky spojivového tkaniva týchto zvierat emitujú fluorescenčné svetlo prostredníctvom molekulárnych značiek, a preto ich možno presne pozorovať. Vedci okrem toho pomocou genetických metód skúmali aktivitu určitých dedičných faktorov v príslušných tkanivách axolotlu. Týmto spôsobom sa tímu teraz podarilo odhaliť správne vysvetlenie pôvodu progenitorových buniek blastema.
Bunky spojivového tkaniva sa stávajú progenitorovými bunkami
Ako uvádzajú, zjavne neexistujú žiadne spiace progenitorové bunky. „Teraz môžeme ukázať, že neexistujú„ magické bunky “, ktoré by obsahovali axolotly, ale cicavce nie,“ zhŕňa spoluautor Prayag Murawala z Výskumného ústavu pre molekulárnu patológiu vo Viedni. Podľa výsledkov sa prekurzorové bunky blastému vyvíjajú namiesto toho zo zrelých (diferencovaných) buniek spojivového tkaniva - z takzvaných fibroblastov. Vedci vysvetľujú, že pri strate končatín sa tieto bunky „dediferencujú“ späť do buniek prekurzorov spojivového tkaniva. Potom sa skutočne znovu podobajú tým, ktoré sa nachádzajú v zárodkoch končatín.
Podľa vedcov majú výsledky veľký význam v dvoch smeroch: ukončia dlhú debatu o vývojovej biológii a tiež poskytnú dôležité informácie pre ďalší výskum a regeneračnú medicínu. V tejto súvislosti je už známe, že fibroblasty tiež reagujú u cicavcov na poranenia diferenciáciou. Avšak „iba“ sa transformujú na takzvané myofibroblasty, ktoré potom tvoria zjazvené tkanivo. "Obidve formy života závisia od fibroblastov v prípade poranenia, ale zatiaľ čo axolotl a co môžu množiť orgány, iné tvoria iba fibrotické jazvy," hovorí Prayag. Aktuálne výsledky sa preto zameriavajú na otázku: Čo presne odlišuje cicavčie fibroblasty od verzie axolotl, ktorá je schopná vyvinúť vlastnosti kmeňových buniek a nahradiť zložité časti tela?
Hľadanie odpovede na túto otázku teraz predstavuje ďalšiu kapitolu na vedeckej ceste k porozumeniu regeneračných schopností, tvrdia vedci. Budúcnosť bude konkrétne spočívať v „zistení, či a ako môže zranenie v zrelých bunkách cicavcov spôsobiť zmeny podobné tým v axolotle,“ hovorí spoluautorka Dunja Knapp z DFG Center for Regenerative Therapies Dresden.